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深空1号 发布于:

深空1号是美国宇航局喷推实验室的一项计划,旨在验证未来行星际探测所需的十几项新技术,包括离子推进技术。于2001年12月18日结束了它为期3年的使命。

在研制和发射宇宙飞船深空一号的过程中,有许多华人科学家付出了心血与结晶。深空一号是美国南加州巴沙迪纳喷气动力实验室设计制造的。在这个实验室担任研究工作的华人科学家刘登凯、谭国华、钟杰斐和梁庆丰等人,过去几个月来共同完成深空一号电脑结构的设计与安装工作。

许多国家的新闻媒体应邀在喷气动力实验室里观看了从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空的深空一号,后来发现,该飞船升空后有关的遥控指令,都是由这些华人科学家在位于洛杉矶市北郊的这个实验室发出的。

第一个对深空一号电脑发出操作指令的刘登凯说,深空一号计划包含12项前所未有的太空新技术,这些技术对下一世纪的太空探测具有 绝对的影响。刘登凯担任实验室航空电子部门经理。

DS-1是美国NASA新千年计划中的第一个任务,新千年计划的主要目标就是试验和验证空间飞行器在轨飞行中涉及到的一系列新技术和新设备,验证一系列新概念技术在空间环境下的风险,从而提升未来航天器的研制基础。DS-1则尤其是NASA/JPL的一款低成本微小卫星技术验证任务,该任务验证了以下技术:1)太阳能电力推进技术;2)聚焦太阳能阵列;3)自主导航技术;4)微小相机光谱成像技术;5)小型深空邀匪旋应答机技术;6)Ka波段固态功率放大器;7)信标监测技术;8)自主远程代理终端;9)低功耗电子器件;10)电源驱动及切换模块;11)多功能结构。

DS-1飞行器主结构为8棱柱铝框架,高1.5m,直径1.1m。整星的外形尺寸为2.5m高,2.1m深,1.7m宽。该探测器由Spectrum Astro公司建造,在飞行器建造中采用了MSTI (Miniature Seeker Technology Integration微小化总装技术)技术,主要的部组件安装在平台外部,这样极大简化了总装和测试的工作流程。

DS-1飞行器的供电主要依靠蓄电池和安装在本体两侧的太阳电池阵,在展开状态下长达11.75m,卫星太阳电池阵设计成SCARLET II(Solar Concentrator Arrays with Refractive Linear Element Technology,利用了线性屈光元件的太阳光聚能电池阵)该电池阵在距离太阳1AU处可产生2.5kw功率。

飞行器总重量486.3kg,其中包括373.7kg飞行器干重,31.1kg肼推进剂以及81.5kg氙气用于离子推进。

飞行器的无线通信通过一部高增益天线、3部低增益天线,1部安装在飞行器顶部的Ka波段天线,其中一部低增益天纸挨线安装在飞行器尾部服务舱并指向地球方向。所有的数据通信都采用CCSDS协议。

Deep Space -1飞行器于1998年10月24日,由Delta-7326运载火箭从卡纳维拉尔角发射升空,与Deep Space-1一起升空的还有SEDSAT-1卫星,Deep Space -1飞行器被发射进入太阳系行星际轨道,飞行器轨道周期453天,轨道面与黄道面夹角0.4º,近日点日心距0.99AU,远日点日心距1.32AU,轨道偏心率0.14300。飞行器的第一个目标是一颗近地小行星“1992 KD”,该小行星的估算直径在2~5km。

深空1 号是由美国航宇局喷气推进实验室负责的一个项目,采取了该局“更快、更好、更省”的指导思想探符茅。这一指导思想也有不利的一面,那就是会加大项目的风险。为了省钱,深空1号的大多数系统不设备份,只有少数系统 采取了较低水平的冗余配置,因此容易出现所谓的“单点故障”,导致探测器夭折。例如,如果升空后太阳阵展不开或不能正确地指向太阳,地面控制人员将只有1.5 一墓捉戏 3 小时的时间利用探测 器上的蓄电池提供的电力胶去屑来查找障。蓄电池是由美国空军提供的,由于经费太紧,容量很有限。卫星的公用舱由光谱宇宙公司制造,采用了该公司小型寻的技术综合( MSIT )卫星的公用舱设计。

深空 l 号项目是在1995 年得到批准的喇婚局渗,3 年后即发射升空,很好地体现了指导思想上的“快” 字。行星际探测 要“赶机会”,发射要在一定的“窗口” 时段内进行。同其它行星际探测器一样,深空付淋轿酷 1 号也是越到发射前越紧张。星上的行星探索等离子体实验件 ( PEPE) 直到9月15日才交付发射,比进度要求晚了一年多,离发射窗口打开的时间只有一个月 (发射窗口为10月22日至11月初 ) 。其实,深空1号按原计划应在1998 年7月发射,当时的打算是先飞过火星和麦考利夫小行星,然后在 2000年6月与一彗星交会,但由于软、硬件研制工作延误,发射时间在前不久被推至10月,探测目标也因此改为小行星1992KD。

深空1号的预算为1.523亿美元,其中发射前的研制工作耗资0.948亿美元,火箭发射服务费用0. 435亿美元,1999年9月18日主任务完成前的飞行操作费用0.103 亿美元,另有370万美元用于科学探测方面的工作。不过离子 发动机的研制经费是单的,花了0.38 亿美元。若飞行任务延长到2001年底,在延长期内该项目还要再花0.15亿美元。

1998 年10月24日,在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角火箭发射场,首次使用的德尔塔7326一95型火箭向着宇宙深空呼啸而去。表面看来,这似乎是一次载着航天飞行器的司空见惯的发射。这架航天飞行器的重量也只有486千克。但是,只有美国宇航局内部的人才十分清楚这次发射的意义所在——作为宇航局新千年计划的一部分,它不同寻常,甚至它的名字就非同一般,“深空1号”,简称DS一1。

绝大多数空间探测器都会使用试验过并已经成功的技术,以尽量减少失败的可能。但是,对于耗资1.5亿美元的深空1号来说,它的任务本身,就是带着 十几项新的、不成熟的技术,飞往宇宙深空进行试验。其中包括:一部功率 210瓦特、可供长时间连续使用的离子推进器,一个高功率太阳能板,以及在特殊情况下处理此项飞行任务的人工智能计算机软件。作为一个技术实验飞船,深空1号就是一个飞行中的实验室。

深空 1 号飞船的首席管理马克·雷曼 (MarcRayman),在宇航局的喷气推进实验室领导着一个由科学家和工程师组成的小组。这些足智多谋的成员共同编织着他们五彩缤纷的空间飞行之梦。他们总能够想出新的东西来进行试验。甚至于,在他们最初的技术试验还没有完全完成之前,他们又在规划下一轮的科技冒险了。他们想让深空 1 号飞越一颗彗星。这件事,以前只有很少的飞行器尝试过。的确,比起研究得比较好的大行星、小行星来说,彗星还是一个处女地。飞近一颗彗星,对于深空1号似乎是很自然的一件事。

深空 l 号,美国宇航局设计用来检验高新技术的一只宇宙飞船于2001 年12月18日结束了它为期 3年的使命。地面控制专家向这只宇宙飞船发出关闭它的离子发动机和其他系统的指令。留下深空1号的射电接收机以备宇航局什么时候决定恢复这一计划时所用。

深空1号是 1 99 8 年 o r 月发射的,原本运行1年检验一些高新技术,包括离子发动机、人工智能控制系统和高新太阳能电池等。1998年7月,它飞越小行星 Braille后,继续执行一个延续计划。尽管一架用于确定宇宙飞船定位的恒星跟踪照相机失灵,深空1号仍然在2001 年9月成功地飞越了彗星Borrelly,传回了迄今拍摄的最好的彗核图像。

发射专家曾希望深空1号2002年8月飞越小行星1999KK1,但宇航局认为要延续这一计划需花很多的钱,与其这样不如发射新探测器。


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